콘빔전산화단층장치에서 노출조건의 최적화 및 주관적 영상의 질과 기술적 영상의 질 사이의 상관관계

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Purpose: This study was performed to investigate the effect of exposure parameters on the image quality in a cone-beam computed tomography (CBCT) scanner and the relationship between physical factors and the clinical image quality according to the different diagnostic tasks.

Materials and Methods: CBCT images were obtained using an Alphard 3030 CBCT scanner under different combinations of tube voltage and tube current. The range of tube voltages was between 78 kVp and 90 kVp (78, 80, 85, 90 kVp) and the range of tube currents was between 2 mA and 8 mA (2, 3, 4. 5, 6, 7, 8 mA). A real skull phantom and a SedentexCT IQ phantom were irradiated under 28 exposure combinations. The images obtained using a real skull phantom were observed and scored subjectively by six oral and maxillofacial radiologists. Then they were classified into the acceptable and the unacceptable image quality groups according to the average observer score criterion. Acceptable values were those with an average score of 3.5 or higher. The images obtained using a SedentexCT IQ phantom were analysed technically by Radia software version 1.10 (Radiological Imaging Technology Inc., Colorado Springs, USA). The statistical analysis of the relationship between exposure parameters (tube voltage, tube current), physical factors and observer scores was made by Mann-Whitney U test and independent t-test using IBM SPSS Statistics version 25.0 (IBM Corp., New York, NY). A statistical significance level of P <0.05 was used.

Results: In the maxillary and mandibular periapical diagnosis and implant planning, tube currents of the acceptable groups were significantly higher than those of the unacceptable groups. The cut-off values of tube currents were useful in the distinction between the acceptable and the unacceptable groups. However, tube voltages of the acceptable groups did not show significant differences from those of the unacceptable groups. The image homogeneity (image noise) test showed that the results in the unacceptable groups had more significant noises than those in the acceptable groups. The contrast-to-noise ratio (CNR) values of the acceptable groups were significantly higher than those of the unacceptable groups. The cut-off values of the CNR values were useful in the distinction between the two groups. The modulation transfer function (MTF) values of the acceptable groups were significantly higher than those of the unacceptable groups. Image noise, CNR and MTF were useful physical factors, which were significantly associated with the subjective evaluation. However, rod visibility test, line pair (LP) chart and metal artifact test did not have considerable influence on the clinical evaluation.

Conclusions: Tube current has a major influence on the periapical diagnosis and the implant planning of the maxilla and the mandible. Image noise, CNR and MTF were useful physical factors, which were significantly associated with the clinical evaluation.

국문 초록 (Abstract)

연구목적: 이 연구의 목적은 cone beam computed tomography (CBCT)에 있어 X-선 노출 조건의 변화가 영상의 질에 미치는 영향을 알아보는 데에 있다. 또한, 진단 목적별로 영상의 질을 나타내는 물리적인 인자와 임상적인 영상의 질 사이의 상관관계를 알아보는 데에 그 목적이 있다.

연구방법: Alphard 3030 CBCT X-선 발생장치를 이용하여 다양한 조건의 관전압과 관전류로 X-선을 조사하였다. 관전압의 범위는 78 kVp에서 90 kVp 사이였고(78, 80, 85, 90 kVp), 관전류의 범위는 2 mA에서 8 mA 사이였다(2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 mA). real skull phantom과 SedentexCT IQ phantom을 X-선조사의 대상으로 하였다. 여섯 명의 영상치의학 전공자가 real skull phantom을 통해 얻은 영상들을 관찰하여 주관적으로 채점하였다. 평균 점수가 3.5점 이상인지의 여부에 따라, 그 영상들을 수용할 수 있는 군과 수용할 수 없는 군으로 분류하였다. SedentexCT IQ phantom을 통해 얻은 영상들을 Radia 소프트웨어로 물리적으로 분석하였다. SPSS version 25.0을 이용하여 Mann-Whitney U test와 independent t-test를 실행하였고 X-선 노출 조건(관전압, 관전류), 물리적인 인자들, 관찰자들의 주관적인 점수 사이의 상관관계를 분석하였다. P <0.05의 통계적 유의 수준이 사용되었다.

연구결과: 상악과 하악의 치근단 병소를 진단하는 경우와 치과 임플란트를 계획하는 경우에서 수용할 수 있는 군의 관전류 값이 수용할 수 없는 군의 관전류 값보다 유의하게 높은 값을 가졌다. 관전류의 절삭값은 두 그룹의 분류에 유용한 것으로 나타났다. 관전압은 두 군 사이에서 유의한 차이가 없었다. 영상 노이즈 검사(image noise test) 결과, 수용할 수 있는 군이 수용할 수 없는 군보다 유의하게 노이즈가 적은 것으로 분석되었다. Contrast-to-noise ratio (CNR) 값은 수용할 수 있는 군이 수용할 수 없는 군보다 유의하게 높은 값을 가졌다. CNR 값의 절삭값은 두 그룹의 분류에 유용한 것으로 나타났다. Modulation transfer function (MTF) 값은 수용할 수 있는 군이 그렇지 않은 군보다 유의하게 높은 값을 가졌다. 영상 노이즈, CNR, MTF가 주관적 평가와 유의한 상관관계를 가진 물리적 인자로 분석되었다. 그러나, rod visibility test, line pair (LP) chart, metal artifact test는 주관적 평가에 영향을 주지 못하는 것으로 분석되었다.

결론: 상악과 하악에서 치근단 병소를 진단하거나 치과 임플란트를 계획하는 경우, 관전류의 변화가 영상의 질에 주요한 영향을 주었다. 영상 노이즈, CNR, MTF는 주관적 평가와 유의한 상관관계를 갖는 물리적 인자였다.

목차 (Table of Contents)

• Introduction - 1
• Materials and methods - 4
• Results 9
• Discussion - 13
• Tables 19
• Figures - 31
• References - 38
• 국 문 초 록 - 44